18.13: Molecularidad
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Molecularidad de una Reacción
La molecularidad de una reacción es el número de moléculas que reaccionan en un paso elemental. Una reacción unimolecular es aquella en la que solo una molécula reaccionante participa en la reacción. Dos moléculas reaccionantes colisionan entre sí en una reacción bimolecular. Una reacción termolecular implica tres moléculas reaccionantes en un paso elemental. Las reacciones termoleculares son relativamente raras porque implican la colisión simultánea de tres moléculas en la orientación correcta, un evento poco frecuente. Cuando ocurren reacciones termoleculares, tienden a ser muy lentas.
Dada la reacción:
\[2 \ce{NO} \left( g \right) + \ce{O_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{NO_2} \left( g \right)\nonumber \]
Podríamos adivinar que la reacción fue termolecular ya que parece que están involucradas tres moléculas de reactivos. Sin embargo, nuestra definición de molecularidad establece que debemos mirar un paso elemental, y no la reacción general. Los datos sobre el mecanismo de reacción demuestran que la reacción se produce en dos etapas:
Paso 1:\(2 \ce{NO} \left( g \right) \rightarrow \ce{N_2O_2} \left( g \right)\)
Paso 2:\(\ce{N_2O_2} \left( g \right) + \ce{O_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{NO_2} \left( g \right)\)
Entonces vemos que cada paso elemental es bimolecular y no termolecular. Observe que las moléculas colisionantes pueden ser iguales (como en el paso 1 anterior) o diferentes (como en el paso 2 anterior).
Otra reacción implica la conversión de ozono\(\left( \ce{O_3} \right)\) a oxígeno\(\left( \ce{O_2} \right)\) con luz ultravioleta. Los dos pasos elementales son los siguientes:
\[\ce{O_3} + \text{ultraviolet light} \rightarrow \ce{O_2} + \ce{O} \cdot \: \text{(free radical)}\nonumber \]
\[\ce{O} \cdot + \ce{O_3} \rightarrow 2 \ce{O_2}\nonumber \]
El primer paso es unimolecular (reacciona una molécula de ozono) y el segundo paso es bimolecular (un radical libre de ozono y una molécula de ozono reaccionan juntos).
Resumen
- La molecularidad de una reacción es el número de moléculas que reaccionan en un paso elemental.
- Las reacciones pueden ser unimoleculares (una molécula reaccionante), bimoleculares (dos moléculas reaccionantes) o termoleculares (tres moléculas reaccionantes).